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一般定積分幾何意義

生活 更新时间:2024-07-26 09:11:56

你開門見山地問道:定積分是什麼呢?

我答道:不要着急先讓我講個故事再告訴你也不遲

在很久很久以前,人們不會精确地去算曲線圍成的面積,隻是用各種巧妙的方法進行近似的估算。(大家不要認為前人沒有微積分就估不出面積,數學源于智慧,智慧卻不止步于數學)

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)1

據說阿基米德早于牛頓萊布尼茲研究出了積分,不過阿基米德的方法年代過于久遠已無從考證,不知道那究竟是真是假了。

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)2

阿基米德

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)3

阿基米德螺線

後來牛頓萊布尼茲發明了微積分,給出了這個公式,極大地簡化了人們對曲邊圖形面積的估算。

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)4

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)5

這公式啥意思呢?其實就是用來算圍成曲邊圖形面積的

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)6

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)7

接着,我立刻做個數學實驗,你馬上就明白怎麼操作的了:

我們還是請出抛物線y=x^2來:

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)8

如何求圖中的藍色陰影部分的面積呢?(注意,它是由x=2,x軸,和抛物線共同圍成的)

我們帶入上面那個公式

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)9

注意到:

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)10

t和x是一個東西,隻是換了個寫法

我們要去尋找一個東西:究竟哪個函數求一下導是x^2呢?于是,我們翻出來微積分的書來查(或者上網去查),發現

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)11

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)12

這裡給大家分享一些微積分的基本公式,大家可以自己試着去積分一些簡單曲邊圖形的面積

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)13

還有一種方法是原始的定義法,但是筆者并不建議初學者使用,雖然它蘊含着微積分思想但幾乎無法在實際中算面積

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)14

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)15

把所有的小面積加起來,就是總的面積

這種算法非常複雜,大家有興趣可以自己研究一下。

最後,我們說一說定積分的物理意義,實際上,積分在大自然中無處不在,我們就簡單舉兩個例子吧:

一是物體速率,距離和時間的關系

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變速運動怎麼用定積分描述呢?

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二是電子器件的發熱能量等于電流的平方乘以電阻,然後對時間進行積分:

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一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)20

定積分的入門筆者就講到這裡了,感謝大家抽空閱讀,筆者寫作的意義就在于激發大家的探索欲望,而不是僅交給大家光秃秃的知識與其授之以魚,不如授之以漁~

一般定積分幾何意義(講一點點數學定積分的意義)21

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